萃取塔内填料的构型决定了传质效能，使用计算流体力学（Computation Fluid Dynamics，CFD）中的VOF（Volume of Fluid）模型模拟两种不同构型规整填料内高密度差液液两相流动过程，获得填料塔内的液滴运动三维图像，考察液滴的破碎和聚并过程。模拟结果表明，斜流波纹板填料中破碎与聚并作用同时存在，液滴尺寸较小，但分散相液滴的运动速度较快，停留时间短。水平波纹板填料内液滴发生一定程度的聚并，形成较大尺寸液滴，分散相液滴的运动速度较慢，具有较长的停留时间。结合两种填料板的特点，将斜流波纹板和水平波纹板交替放置形成新构型填料，新填料具有较长的平均停留时间和较小的液滴尺寸，与斜流波纹板和水平波纹板填料相比，具有更高的有效相界面积比。

质量交换网络（MEN）综合发展至今，已经成为了过程工业中实现污染预防的有效工具。当板式塔作为质量交换器来综合MEN时，得到最优网络结构后，塔板数通常需要向上圆整到最近的整数，这将增大MEN的设备投资费用。在质量交换网络设计中，当设备投资费用增大时，以质量分离剂费用为主的操作费用应减小。然而在传统的优化模型中，尽管在塔板数向上取整后增大了设备投资费用，操作费用依然被认为是定值，因此得到的最低年度总费用是偏大的。为了解决这一问题，本工作在目标函数中加入了取整函数。将取整函数应用在基于MEN多级超结构的非线性（NLP）模型中，并将修改后的新模型应用于焦炉气的处理的案例中，得到了比其他文献费用更低的质量交换网络。结果表明：取整函数在综合MEN时，能够解决由于对塔板数取整而造成的最优MEN结构的最小年度总费用偏大的问题，并且能够获得更加准确，费用更低的质量交换网络。

采用数值方法研究了振幅对振荡流结晶器（OBC）流体流动特性与传热特性的影响，建立了OBC物理模型和数学模型，基于SST k-ω湍流模型并结合用户定义函数（UDF）添加了振荡流动，探究了OBC内流体微观混合特性与传热性能的协同影响，并采用PEC评价系数综合评估了OBC传热特性。结果显示，随振幅增大，OBC内流体漩涡尺度、进出口压差和努塞尔数（Nu）逐渐增大，而阻力系数逐渐越小；OBC轴向温度呈波浪式下降，振幅越大，温度达到稳定时间越短，PEC平均值越大，OBC传热特性越好。

环流反应器目前主要以气液体系或者气液固体系为主，而现今气固反应体系相关理论日渐成熟，对气固环流反应器的气固接触效率等性能提出了更高的要求。通过数值模拟方法研究了3种分布器结构的环隙气升式气固环流反应器，讨论了分布器结构对反应器内流体力学性能的影响，发现分布器结构对导流筒内颗粒分布和环流运动情况均有较大影响，对环隙区流动影响不大。相同条件下，II型分布器的反应器内床层密度分布最均匀，布气效果最好，且其颗粒循环质量流率最大，表明其流体力学性能最佳。

为实现1,3-丙二胺系列精细化工产品的连续化生产，研发一种气升式内环流浆态床，从实验和数值模拟计算两个方面对设备内部流体动力学特性开展研究。实验结果表明，表观气速由0.007增至0.028 m/s，4种固含率工况下，气含率均呈线性增加，增大固相浓度会降低同等操作条件下升液管的气含率，并增大流型转变气速。压力对气含率和流型转变气速影响较小，因压力引起的气泡特性变化是产生差异的主要原因。采用三欧拉法及RNG k-ε湍流模型建立环流浆态床的数值模型，模型计算结果与实验数据吻合较好，最大气含率偏差8.9%，流型转变气速偏差5.0%。模拟结果表明，在表观气速0.007～0.028 m/s范围内，增大固相浓度会降低同等操作条件下降液管中液相循环速率，压力对液相循环速率的影响很小。

以小麦粉为碳源，纳米氧化硅球为模板，通过固相研磨法混合，直接炭化制备了镶嵌式钌炭催化剂（Ru-SC），通过氮气物理吸附、CO静态化学吸附、X射线粉末衍射（XRD）和透射电镜等表征。结果表明，Ru-SC具有介孔结构，钌纳米粒子均匀镶嵌于小麦粉炭中。同时研究了其催化苯甲酸水相加氢的反应性能，发现具有中孔和镶嵌式结构的Ru-SC在苯甲酸加氢反应中具有优异的催化活性，在120 ℃，氢气压力为4 MPa的条件下，转化频率达524 h-1；经过5次套用实验后转化率没有明显下降，表现出良好的稳定性。该方法利用原料丰富的小麦粉为碳源，制备工艺简单，成本低，在负载型金属催化剂的制备中具有广阔的应用前景。

以新型二维层剥离型MWW结构的SCM-1分子筛为母体，采用固态金属离子交换法制得Zr-SCM-1分子筛，并采用了N2吸附–脱附、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP）、NH3程序升温脱附（NH3-TPD）、X射线衍射（XRD）和吡啶吸附红外光谱（Py-IR）等方法系统地对分子筛进行了表征。结果表明，Zr-SCM-1分子筛不仅具有很高的比表面积（408 m2/g），而且具有Lewis和Br?nsted两种酸性位。以糠醛为原料，异丙醇作为溶剂和氢源，考察了Zr-SCM-1分子筛一锅法催化糠醛制备γ-戊内酯的催化活性。在最佳反应条件下，糠醛转化完全，目标产物γ-戊内酯收率达到了55.7%，同时Zr-SCM-1分子筛具有良好的循环稳定性。

为提高LaCoO3催化剂对正庚烷降解的催化活性，用Ce部分替代其中的Co，以La，Co和Ce各元素的硝酸盐物质的量之比为1:(1-x):x，采用共沉淀法制备了LaCo1-xCexO3（x为0.00，0.05，0.10，0.20，0.30和0.40）系列催化剂。通过X射线衍射（XRD）、多层吸附比表面积测试（BET）、扫描电子显微镜（SEM）、氢气程序升温还原（H2-TPR）和氧气程序升温脱附（O2-TPD）分析手段对上述催化剂进行分析表征，并对催化剂应用于正庚烷降解进行了催化性能的评价。实验结果表明， Ce离子掺杂量对所制备催化剂的结构和活性具有明显影响，尤其是x为0.05时，LaCo0.95Ce0.05O3催化剂只有单一的菱形钙钛矿晶体。当反应温度为245 ℃、空速为15 000 h-1、正庚烷体积分数为0.18%时，该催化剂对正庚烷转化率可达99%。LaCo0.95Ce0.05O3与LaCoO3相比，其降解正庚烷的活性提高25%。

为了提高石墨相氮化碳（g-C3N4）的光催化性能，将g-C3N4与聚乙烯醇（PVA）溶液共混制备了g-C3N4负载碳微球复合材料，并采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅立叶红外光谱仪（FTIR）和紫外-可见光光度计（UV-Vis）对复合材料进行了表征。将得到的复合材料用于催化降解废水以测试其光催化性能。结果表明，在0.3 g的g-C3N4中添加0.2 mL质量浓度为30 g/L的聚乙烯醇溶液，高温煅烧后能够在g-C3N4片层表面形成碳微球。与原始g-C3N4相比，g-C3N4负载碳微球复合催化剂的光催化亚甲基溶液降解速率明显提高，催化剂CN-0.2的一级降解速率常数为0.047 8 min-1，约为催化剂CN的2.8倍。光催化性能的提高是因为碳微球提高了催化剂对可见光的吸收，增加了复合材料的比表面积和促进了光生电子的转移。

以煤制乙二醇副产1,2-丁二醇和混合C4为原料，采用强酸性树脂催化合成1,2-丁二醇单叔丁基醚。研究了工艺条件对强酸性树脂催化异丁烯和1,2-丁二醇醚化反应性能的影响。结果表明，适宜的反应条件为：反应温度为50～60 ℃、反应压力为0.9 MPa、液时空速为1.0 h-1、醇烯物质的量之比为4.0～6.0。在优化条件下，1,2-丁二醇选择性地和混合C4中的异丁烯反应，异丁烯转化率和1,2-丁二醇单叔丁基醚选择性分别达到89%和90%。1 000 h稳定性研究结果显示催化剂稳定性良好。

为了研究原煤制半焦过程中颗粒表面官能团的变化，首先采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术，对比分析了原煤与半焦中官能团的含量和类型。结果表明，原煤热解制半焦过程中，除脂肪族CH2，CH3较稳定以外，芳香族中酯、酸、醛、酮的C=O和芳核的C=C全部受热断裂、部分羟基反应生成了羧基、部分官能团中C-H被芳香环取代。这些反应活性较高的基团的减少，导致半焦相比原煤有明显的燃烧滞后性。在此基础上，利用热重–红外联用（TG-FTIR）技术，对比分析了原煤与半焦的燃烧和污染物排放规律。结果表明，相比原煤，半焦燃烧产生的灰壳较厚、透气性较差，导致其燃烧不稳定、不充分；虽然半焦中含氮、含硫物质的总量和种类更少，但由于焦炭的还原作用和大量生成的CO，半焦燃烧释放出更多的HCN，NH3和COS。